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Relação entre desastres naturais e floresta REVISTA GEONORTE, V.1, N.6, p.17 48, 2012. 17 RELAÇÃO ENTRE DESASTRES NATURAIS E FLORESTA Relation between natural disasters and forest Masato Kobiyama Dep. de Engenharia Sanitária e Ambiental, UFSC - Bolsista CNPq [email protected] Gean Paulo Michel Mestrando em Engenharia Ambiental, UFSC, Bolsista CNPq [email protected] Roberto Fabris Goerl Doutorando em Geografia, UFPR, Bolsista REUNI [email protected] RESUMO Os desastres naturais são sérios distúrbios desencadeados por perigos naturais que causam perdas socioambientais e podem ser classificados em diversos grupos (geofísico, hidrológicos, meteorológicos, etc.) e tipos (terremoto, tsunami, escorregamento, inundação, incêndio, etc.). Os registros destes desastres demonstram que os hidrológicos ocorrem com maior frequência no mundo. Os desastres podem ocorrer em qualquer lugar do planeta, ou seja, não apenas em ambientes urbanizados, mas também em ecossistemas florestais. Os principais componentes deste ecossistema são árvores (copa + tronco + raiz), arbustos, faunas, solos florestais, entre outros. Dependendo dos componentes de uma floresta e também das condições destes componentes, a mesma pode exercer efeitos positivos e/ou negativos para cada tipo de desastre. Para inserir a floresta como um elemento primordial no gerenciamento de desastres naturais, é necessário compreender melhor as suas funções. Uma das ações relevantes e urgentes para atender esta necessidade deve ser a implementação de rede de bacias-escola, pois, por meio dela, a comunidade aumentará o conhecimento sobre hidrologia florestal que por sua vez procura entender quais as relações entre a floresta e a água que contribuem para desencadear os desastres hidrológicos. Palavras-chave: bacia-escola, hidrologia florestal, desastres hidrológicos ABSTRACT Natural disasters are serious disturbances triggered by natural hazards that cause social and environmental losses. They are classified into several groups (geophysical, hydrological, meteorological, etc.) and types (earthquake, tsunami, landslide, flood, fire, etc.) The statistical data demonstrate that the hydrological

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Relação entre desastres naturais e floresta

REVISTA GEONORTE, V.1, N.6, p.17 – 48, 2012. 17

RELAÇÃO ENTRE DESASTRES NATURAIS E FLORESTA

Relation between natural disasters and forest

Masato Kobiyama

Dep. de Engenharia Sanitária e Ambiental, UFSC - Bolsista CNPq [email protected]

Gean Paulo Michel

Mestrando em Engenharia Ambiental, UFSC, Bolsista CNPq

[email protected]

Roberto Fabris Goerl

Doutorando em Geografia, UFPR, Bolsista REUNI [email protected]

RESUMO

Os desastres naturais são sérios distúrbios desencadeados por perigos naturais

que causam perdas socioambientais e podem ser classificados em diversos

grupos (geofísico, hidrológicos, meteorológicos, etc.) e tipos (terremoto, tsunami,

escorregamento, inundação, incêndio, etc.). Os registros destes desastres

demonstram que os hidrológicos ocorrem com maior frequência no mundo. Os

desastres podem ocorrer em qualquer lugar do planeta, ou seja, não apenas em

ambientes urbanizados, mas também em ecossistemas florestais. Os principais

componentes deste ecossistema são árvores (copa + tronco + raiz), arbustos,

faunas, solos florestais, entre outros. Dependendo dos componentes de uma

floresta e também das condições destes componentes, a mesma pode exercer

efeitos positivos e/ou negativos para cada tipo de desastre. Para inserir a floresta

como um elemento primordial no gerenciamento de desastres naturais, é

necessário compreender melhor as suas funções. Uma das ações relevantes e

urgentes para atender esta necessidade deve ser a implementação de rede de

bacias-escola, pois, por meio dela, a comunidade aumentará o conhecimento

sobre hidrologia florestal que por sua vez procura entender quais as relações

entre a floresta e a água que contribuem para desencadear os desastres

hidrológicos.

Palavras-chave: bacia-escola, hidrologia florestal, desastres hidrológicos

ABSTRACT

Natural disasters are serious disturbances triggered by natural hazards that cause

social and environmental losses. They are classified into several groups

(geophysical, hydrological, meteorological, etc.) and types (earthquake, tsunami,

landslide, flood, fire, etc.) The statistical data demonstrate that the hydrological

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disasters occur more frequently in the world. In places where these disasters

occur, there are forests that consist in trees (canopy + trunk + root), shrubs, fauna,

forest soils, etc. Depending upon the components of the forest and also upon the

condition of these components, the forest exerts positive and/or negative effects

for each type of disaster. To take advantage of the forest in the natural disasters

management, it is necessary to better understand the forest functions. One of the

important and urgent actions to meet this need can be the implementation of

school catchment network for each region, with which the local community will

increase the knowledge of forest hydrology that researches the relationship

between forest and water which triggers the hydrological disasters.

Keywords: School catchment, forest hydrology, hydrological disasters

INTRODUÇÃO

Os desastres naturais vêm sendo frequentemente noticiados na mídia, e a

preocupação da sociedade em relação a eles está tornando-se cada vez maior.

Usando os dados disponíveis no Emergency Disaster Data Base – EM-DAT do

Centre for Research on the Epidemiology of Disasters – CRED, órgão parceiro da

Organização Mundial da Saúde, pode-se elaborar a distribuição temporal dos

desastres naturais do mundo no período de 1900 a 2011 (Figura 1). Observa-se

claramente o aumento considerável dos desastres naturais a partir da década de

50 e dos prejuízos econômicos a partir da década de 70.

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Número de Desastres Registrados

Prejuízos Economicos

Figura 1 – Número de desastres naturais e seus prejuízos registrados entre 1900 e 2011.

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Em virtude deste aumento, a Organização das Nações Unidas – ONU criou

a UN Disaster Relief Organization – UNDRO. Este fato desencadeou a maior

iniciativa científica internacional até então desenvolvida para criar estratégias

mitigadoras para todo o globo. A US National Academy of Sciences – NAS

apresentou a iniciativa à ONU em dezembro de 1987. A ONU então criou junto

com a UNDRO, a Secretaria para a International Decade for Natural Disaster

Reduction – IDNDR em abril de 1989, em Genebra, Suíça (ROSENFELD, 1994).

As atividades da IDNDR geraram grande sucesso durante o seu período de

execução (1990 - 1999) e alguns resultados foram relatados por Alcántara-Ayala

(2002). Após o término da década de redução de desastres, a ONU manteve a

partir do ano 1999 a Intenational Strategy for Disaster Reduction – UNISDR que

existe ainda hoje.

Frequentemente observa-se a presença da floresta nos locais onde os

desastres naturais ocorrem. Justamente por isso, existe uma perspectiva,

expectativa, esperança, desejo, mito, ou qualquer sentimento humano no qual a

floresta pode reduzir os desastres naturais. Entretanto, este assunto deve ser

cientificamente analisado, avaliado, e discutido. No Brasil, existem poucos

trabalhos que tratam esta questão, como os de Coelho Netto (2005) e Michel et

al. (2012). Contudo, o reconhecimento dos papéis que a floresta exerce

possibilitará um uso e manejo adequado da mesma no contexto do

gerenciamento de desastres naturais. Assim, o objetivo do presente trabalho foi

avaliar os papeis da floresta na redução de desastres naturais, com ênfase em

desastres hidrológicos. Após a discussão sobre a relação entre desastres e

floresta, a implementação de rede de bacias-escola é proposta como uma

alternativa para redução de desastres.

1. CONCEITOS BÁSICOS

1.1. Desastres naturais

Desastre natural é definido como um sério distúrbio desencadeado por um

perigo natural que causa perdas materiais, humanas, econômicas e ambientais

excedentes à capacidade da comunidade afetada de enfrentar o perigo (UNDP,

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2004). Em Goerl et al. (2012) e Goerl e Kobiyama (2012), encontra-se a descrição

mais detalhada sobre os desastres naturais, sua classificação e conceitos

associados tais como vulnerabilidade, perigo, e risco.

Em 2008, o EM-DAT reclassificou os tipos de desastres em dois grandes

grupos: naturais e tecnológicos (SCHEUREN et al., 2008). Os naturais foram

divididos em seis sub-grupos: biológicos, geofísicos, climatológicos, hidrológicos,

meteorológicos e extraterrenos (meteoritos), e estes por sua vez em outros doze

subtipos. Esta nova classificação resultou de uma iniciativa entre os dois

principais bancos de dados de desastres, o CRED e Munich Reinsurance

Company – MunichRe, os quais decidiram adotar uma classificação em comum

para os seus respectivos bancos de dados (BELOW et al., 2009).

A principal mudança foi a separação dos movimentos de massa em dois

tipos: secos e úmidos. O primeiro está associado apenas aos eventos geofísicos

(terremotos) e o segundo aos condicionantes hidrológicos e meteorológicos.

Independente da origem, tais movimentos de massa são chamados de

escorregamentos. A UNISDR também adotou a nova classificação, visto que o

EM-DAT é o principal banco de dados utilizado pela ONU, como observado em

UNDP (2004). Além disso, houve mais uma atualização da classificação pelo

CRED, na qual não se encontra mais os desastres extraterrenos (GUHA-SAPIR et

al., 2012). Kobiyama et al. (2010a) mostraram que dentre todos os tipos de

desastres naturais, os desastres hidrológicos (inundações + escorregamentos)

são os que acarretam maiores problemas tanto no Brasil quanto no mundo.

Nota-se que inundações, escorregamentos, estiagens entre outros são

fenômenos naturais que ocorrem devido às características de determinadas

regiões do planeta (vegetação, clima, topografia, solo, etc). Estes fenômenos

podem ser considerados perigos naturais (natural hazards) quando ocorrem em

locais onde o ser humano se encontra, possuindo a probabilidade de provocar

danos materiais e humanos. Caso tais fenômenos causem danos, são tratados

como desastres naturais.

A Figura 2 mostra a relação entre os fenômenos (perigos) naturais, os

desastres naturais e a sociedade. Há três maneiras de reduzir os desastres: (I)

diminuir a ocorrência dos fenômenos; (II) afastar a sociedade das áreas onde

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ocorrem tais fenômenos; e (III) combinação dos casos I e II. Aqui, como exemplo,

cita-se a dinâmica das inundações. Para diminuir ocorrência das inundações a

sociedade pode construir uma barragem (caso I), um dique (caso II), reduzindo

assim à frequência de eventos de pequena e média magnitude ou permitindo a

ocupação de áreas propensas à inundação, respectivamente. Aparentemente, por

meio de obras hidráulicas, a sociedade está conseguindo realizar o caso III da

figura 2. Este método é denominado de medidas estruturais, as quais a

engenharia prefere exercer.

Figura 2 – Relação entre os fenômenos naturais (FN), os desastres naturais (DN) e a sociedade

(S).

Nessa circunstância, existem outras medidas como o uso da floresta para

redução de desastres. Fazendo o reflorestamento ou mantendo a floresta nas

encostas, a sociedade tenta regular a vazão do rio (caso I). Preservando a zona

riparia como área de preservação permanente (APP) ou reconstruindo a floresta

riparia, tenta-se impedir a ocupação e urbanização da área de inundação, ou seja,

área de perigo permanente (também APP, proposto por Kobiyama et al., 2010c)

(caso II). Assim, a sociedade pode utilizar a floresta para este tipo de medida.

Esta ação pode ser chamada de engenharia ecológica ou eco-engenharia ou bio-

engenharia, conforme Morgan e Rickson (2005).

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1.2. Florestas

As florestas surgiram no planeta há cerca de 350 milhões de anos, e

apresentaram seu maior volume entre 320 milhões e 299 milhões de anos atrás

durante o Período Carbonífero. O que atualmente entende-se por floresta é o

resultado (aparência atual) de sua própria evolução ao longo da história geológica

da Terra.

Embora existam diversas definições sobre floresta, uma definição lato sensu

pode ser a proposta por FAO (2005), onde a floresta é uma área que cobre mais

de 0,5 ha com árvores que por sua vez possuem altura maior que 5 m e cuja copa

cobre mais de 10% da área, ou árvores que por si só satisfaçam essas condições.

Entretanto, esta definição não inclui áreas que são predominantemente de uso

agrícola e/ou urbano.

Em relação aos recursos, as florestas são classificadas em dois tipos: os

materiais (ou biológicos) e os ambientais (Tabela 1). Os primeiros podem ser

aproveitados adequadamente quando as florestas estão inseridas no ciclo de

materiais e de energia de maneira harmônica. O segundo exerce sua função

somente quando as florestas ocupam e permanecem nas diferentes regiões do

planeta.

Tabela 1 – Florestas como recursos

Recursos materiais (biológicos) Recursos ambientais

Produção primária

Papel

Celulose

Fertilizantes

Remédios

Alimentos

etc.

Produção de solo (pedogênese)

Mitigação do clima

Mitigação do regime hídrico

Purificação do ar

Melhoria da qualidade da água

Conservação do solo

Proteção contra movimentos de ar

(vento, barulho), água (chuva, neve,

tsunami) e solo + rocha

(escorregamento), calor (incêndio)

Recreação

Saúde

Estética

Educação/cultura

Bioindicador/história

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Ambos os recursos são importantes para a sociedade. Devido à pressão do

movimento ambiental tem se dado grande ênfase somente aos recursos

ambientais. Entretanto, sem duvida alguma, a sobrevivência da sociedade

depende totalmente do aproveitamento dos recursos materiais que a floresta

possui.

Enfocando somente a árvore e considerando que a mesma consiste no

sistema copa-tronco-raiz, Chang (2002) apresentou os papeis das árvores em

termo de funções biológicas e ambientais (Tabela 2).

Tabela 2 – Funções biológicas e ambientais dos componentes de árvores.

Componente Funções biológicas Funções ambientais

Copa Fotossíntese

Transpiração

Respiração

Reprodução

Armazenamento alimentar

Fixação de carbono

Interceptação de chuva e radiação

Valor estético

Abrigos para pássaros e insetos

Barreira contra vento

Condensação de serração

Redução da velocidade da gota da

chuva

Acumulação de neve

Tronco Transporte de água e

nutrientes

Suporte à copa

Regeneração das plantas

Transpiração

Barreira ao vento, chuva

Bioindicador para paleoclima e

paleomovimento de massa

Suporte mecânico e

abastecimento de nutrientes para

pregadores

Raiz Absorção de água e

nutrientes

Transporte de água e

nutrientes

Ancoramento de plantas

Armazenamento de materiais

Uso para regeneração

Respiração

Fixação de N (espécies

leguminosas)

Reforçamento de solos

Aumento de permeabilidade

Melhoria da estrutura do solo

Adição de matéria orgânica após

morte

Redução da velocidade do

escoamento superficial

Manutenção da umidade do solo

(Modificado de CHANG, 2002)

Nota-se claramente que as árvores exercem importantes funções.

Entretanto, a árvore por si só não é a floresta, mas apenas um dos componentes

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da floresta. Pode-se dizer que a floresta é composta por árvores (copa (folha +

galho), tronco, e raiz), arbustos, matos, solos florestais, fauna (macro, meso, e

micro) e rochas. Neste aspecto, a floresta é também chamada de ecossistema

florestal. Aqui, deve-se enfatizar que a floresta não é somente um conjunto de

árvores. Cada componente de tal ecossistema exerce a sua função com maior ou

menor magnitude.

Considerando essas diferentes funções em diferentes componentes do

ecossistema florestal, Kobiyama (2000) resumidamente apresentou que as

funções das florestas são: (1) mitigação do clima (temperatura e umidade), (2)

mitigação do hidrograma (redução da enchente e recarga ao rio), (3) controle de

erosão, (4) melhoramento da qualidade da água no solo e no rio, (5) redução da

poluição atmosférica, (6) fornecimento de oxigênio (O2) e fixação do gás carbono

(CO2), (7) prevenção do vento e barulho, (8) amenidade, recreação e educação,

(9) produção de biomassa, remédios, alimentos, etc. (10) fornecimento de

energia, (11) indicação (testemunha) da história, entre outras. A principal

característica da floresta pode resultar da ocorrência simultânea de todas as suas

funções, mesmo que em maior ou menor grau. Por exemplo, uma barragem pode

funcionar para a mitigação do hidrograma muito melhor do que a floresta.

Entretanto, a barragem não fixa gás carbono nem produz remédios. Já a floresta

pode exercer ambas as funções. Além disso, como medidas estruturais, a floresta

pode apresentar longevidade maior do que aquelas construídas pela sociedade,

pois há espécies de árvores que vivem mais de 1000 anos. Assim, este tipo de

árvore com vida longa faz também parte da historia mundial.

Como as florestas possuem diversas funções ambientais, o governo

taiwanês, por exemplo, classifica oficialmente as florestas de proteção em:

conservação de mananciais, controle de erosão, estabilidade de areias,

estética/paisagem, quebra vento, proteção contra maré, outros (CHENG et al.,

2002). Outro exemplo ocorre no Japão, onde o governo protege por meios legais

17 diferentes tipos de florestas de proteção (Tabela 3) (TADAKI, 1992).

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Tabela 3 – Tipos de floresta de proteção no Japão e suas respectivas áreas

Tipo Área (dados em 1992)

(x 1000 ha) (%)

Conservação de mananciais 6052 68,3

Controle de erosão 1945 22,0

Estabilidade de encostas 46 0,5

Estabilidade de areias 16 0,2

Quebra vento 55 0,6

Proteção contra inundação 1 0,0

Proteção contra maré 13 0,2

Proteção contra estiagem 42 0,5

Proteção contra nevasca - -

Proteção contra neblina 51 0,6

Proteção contra avalanche 19 0,2

Proteção contra queda de blocos 2 0,0

Proteção contra incêndio 0 0,0

Manutenção do ecossistema fluvial para

peixes

28 0,3

Marcação para navegação 1 0,0

Preservação do ambiente saudável 561 6,3

Estética/paisagem 27 0,3

Total 8860 100,0

Taxa sobre área total coberta por florestas no Japão 33,0

Taxa sobre área territorial total do Japão 22,0

(Modificado de TADAKI, 1992)

2. PAPEL DE FLORESTA NA OCORRÊNCIA DE DESASTRES NATURAIS.

A Tabela 4 demonstra os efeitos da floresta sobre diferentes tipos de

desastres naturais. Foi adotada a mesma classificação de desastres proposta

pelo EM-DAT. Os nomes do grupo, principal tipo, subtipo, e subdivisão na Tabela

4 são idênticos aos adotados pelo CRED, os quais se encontram em Below et al.

(2009). Apesar de haverem 6 diferentes grupos de desastres conforme a

classificação do CRED, a Tabela 4 aborda apenas 4 grupos, ignorando os

extraterrenos e biológicos. Na última coluna da Tabela 4, no item efeitos de

floresta, se encontram os sinais ++ (muito positivo), + (positivo), – (negativo) e – –

(muito negativo). Quando não há efeito, estes sinais estão ausentes.

Nota-se que para uma determinada subdivisão de desastres naturais, a

floresta possui efeitos muito positivos e também muito negativos. Estes efeitos

opostos podem ser claramente explicados com ocorrência de fluxo de escombros

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(debris flow) que faz parte dos desastres hidrológicos. Enquanto a floresta possui

árvores grandes em pé, cada árvore funciona mecanicamente para reduzir a

velocidade e energia cinética do fluxo. Entretanto, quando o fluxo de escombros

vencer a resistência mecânica das árvores, derrubando-as e levando-as junto

com seus próprios escombros, a presença de árvores como escombros (woody

debris) aumenta o poder destrutivo do próprio fluxo e conseqüentemente aumenta

o dano associado. Assim, a floresta pode exercer efeitos positivos e negativos

para um mesmo fenômeno natural.

A floresta normalmente auxilia a mitigar o microclima, tendo efeito positivo

contra a temperatura extrema (desastres climatológicos). Para melhorar seu

desempenho, esperam-se árvores com maiores alturas e maiores áreas de copa,

construindo o elevado Índice e Área Foliar (IAF). A floresta pode reduzir a

velocidade do vento e aumentar a temperatura da massa fria e úmida, reduzindo

a possibilidade de formação de neblinas.

Normalmente, é dito que a árvore é frágil contra o fogo. Entretanto, a árvore

que possui muita umidade no seu corpo apresenta alta resistência contra o fogo.

Em vários países, por exemplo, Japão, bosques vêm sendo utilizados contra

incêndios (desastres climatológicos). Assim, dependendo do tipo e manejo

florestal, a floresta possui o efeito positivo contra o incêndio.

Embora não conste na Tabela 4 o efeito da floresta em relação aos

desastres biológicos, o presente trabalho sugere uma hipótese. Quando ocorrem

desastres biológicos (epidemia, infestação de insetos, e estouro de manada), às

vezes é constatado que a redução de área florestal causou a imigração de

insetos, pragas, etc., aos locais onde se encontram muitas atividades humanas.

Então, neste sentido, pode-se dizer que a floresta possui efeito muito positivo

para reduzir os desastres biológicos, ou um efeito positivo em potencial. Dessa

maneira, os efeitos positivos e/ou negativos da floresta variam de acordo com o

tipo de floresta bem como o tipo de fenômeno/desastre.

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Tabela 4 – Efeitos da floresta em diferentes desastres naturais

Grupo Principal tipo Subtipo Subdivisão Efeitos

da floresta

Geofísico

Terremoto Tremor de terra –

Tsunami ++, – –

Vulcanismo Erupção vulcânica

Movimento de Massa (seco)

Queda de Bloco ++, – –

Avalanche Avalanche de neve ++, – –

Avalanche de escombros +, – –

Escorregamento

Escorregamento de lama ++, – –

Lahar +, – –

Fluxo de escombros ++, – –

Subsidência Subsidência repentina –

Subsidência prolongada –

Meteorológico Tempestade

Tempestade Tropical

+, –

Ciclone Extra Tropical

+, –

Tempestade Local/Convectiva

Raio e trovoada –

Tempestade de neve/Nevasca

Tempestade de areia/Poeira

Tempestade severa +, –

Tornado – –

Tempestade orográfica (ventos fortes)

+, –

Hidrológico

Inundação

Inundação gradual (fluvial)

++, – –

Inundação brusca ++, – –

Inundação costeira (Ressaca)

+, –

Movimento de massa (úmido)

Queda de bloco ++, – –

Escorregamento Fluxo de escombros ++, – –

Avalanche Avalanche de neve +, – –

Avalanche de escombros +, – –

Subsidência Subsidência repentina –

Subsidência duradoura –

Climatológico

Temperatura extrema

Onda de calor +

Onda de frio Geada +

Condições extremas de

inverno

Pressão de neve +

Congelamento +

Chuva congelada

Avalanche de escombros +, – –

Seca/Estiagem –

Incêndio

Incêndio florestal – –

Incêndio terrestre (grama, vegetação rasteira, arbusto,

etc...)

– –

Obs.: ++ (muito positivo), + (positivo), – (negativo), – – (muito negativo)

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3. MITOS E FATOS

A floresta ou o ecossistema florestal é tão complexa que muitos assuntos

relacionados às suas funções ainda são desconhecidos. Isto obriga as ciências

florestais a avançar ainda mais para atender as demandas que a sociedade tem.

Sidle et al. (2006) discutiram vários fatos, mitos e incertezas em termo de relação

entre manejo florestal, erosão superficial e escorregamento na região sudeste da

Ásia. O presente trabalho trata de quatro tópicos associados à relação entre

desastres hidrológicos e floresta, avaliando mitos e/ou fatos.

3.1. Floresta aumenta água no rio?

O ciclo hidrológico consiste em diversos processos hidrológicos. Uma parte

da chuva que cai sobre a floresta sofre a interceptação pela copa das árvores. A

chuva interceptada evapora e volta diretamente à atmosfera sem molhar a

superfície da terra. O restante da chuva chega à superfície. Em uma floresta bem

preservada, existem horizontes H e O muito espessos e encontra-se uma boa

estrutura do solo com alto teor de agregado, o que permite a água da chuva não

interceptada infiltrar pela superfície da terra, evitando o escoamento superficial

hortoniano. Nesta condição, a floresta bem preservada diminuí o escoamento

superficial, reduzindo o pico do hidrograma e recarregando lentamente a água

subterrânea por meio da água retida nos poros dos solos florestais. Assim, é difícil

ocorrer o secamento de um córrego dentro da bacia com floresta. Essa

regularização da vazão que a floresta naturalmente exerce é chamada como

função de mitigação do hidrograma.

Enquanto as árvores exercem a fotossíntese, elas necessitam realizar

também a transpiração, ou seja, as árvores absorvem a água do solo pelas

raízes. Segundo Moore et al. (2011), a fotossíntese possui uma relação linear e

positiva com a transpiração. Pode-se dizer que quanto maior produção de

biomassa, maior a transpiração das árvores. Além disso, devido à interceptação,

a chuva que chega à superfície da terra é menor do que a chuva que cai acima da

copa. Nessa situação, é bastante normal que a vazão total em uma bacia com

floresta ser menor do que aquela da bacia sem floresta (ou com solo exposto).

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Embora seja popularmente dito e acreditado que a floresta produz ou

aumente a água no rio, o fato é que a floresta reduz a água no rio. Isto, contudo

não é novidade. Na década de 1960 existiam aproximadamente 40 bacias

experimentais que utilizavam o método comparativo. Analisando os resultados

obtidos nestas bacias, Hibbert (1967) concluiu que (1) o desmatamento aumenta

a vazão anual; (2) o reflorestamento na área com vegetação pobre reduz a vazão

anual; e (3) o aumento da vazão anual devido à alteração da vegetação varia

muito e, por isso, não é possível estimá-lo quantitativamente. Analisando 94

exemplos no mundo, Bosch e Hewlett (1982) relataram que (1) o aumento da

vazão anual devido ao desmatamento é confirmado; (2) o aumento da vazão

anual é proporcional à taxa da área desmatada em relação à área total; e (3) o

aumento da vazão anual devido ao desmatamento torna-se maior em regiões com

maior precipitação. A Figura 3 apresenta o famoso gráfico elaborado por Bosch e

Hewlett (1982).

Figura 3 – Aumento da vazão com redução da cobertura florestal (Modificado de

BOSCH e HEWLETT, 1982).

As bacias experimentais analisadas por Bosch e Hewlett (1982) eram de

pequeno tamanho e de região temperada. Utilizando bacias experimentais

maiores, Trimble e Weirich (1987) e Troendle et al. (2001) confirmaram os

resultados obtidos por Bosch e Hewlett (1982). Em bacias tropicais, Bruijnzeel

(1996) confirmou que o aumento da vazão anual, logo após o corte, é

Relação entre desastres naturais e floresta

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proporcional à quantidade de biomassa removida. Além disso, Sahin e Hall (1996)

aumentaram o número das bacias experimentais analisadas para 145 e obtiveram

os mesmos resultados de Bosch e Hewlett (1982).

Calder (2007) discutiu a relação entre a ciência e política florestal,

mencionando para isto aspectos gerais associados ao efeito da floresta sobre os

recursos hídricos. Esses aspectos são: (1) a floresta consome mais água do que

outros cultivos agrícolas, e especialmente as espécies com rápido crescimento

utilizadas para o reflorestamento reduzem ainda mais a vazão no rio; (2) a floresta

exerce a função de reduzir inundação em bacias pequenas, o desempenho dessa

função é pequeno nas bacias maiores; (3) a maioria dos resultados científicos

demonstra que a floresta diminui a vazão no período de estiagem; (4) na floresta

nativa a taxa de erosão é menor, entretanto, na área de reflorestamento com mau

manejo essa taxa não é pequena; e (5) normalmente a qualidade de água que sai

da bacia florestada é melhor do que aquela com outros usos de terra.

Assim, a função da floresta não é aumentar a vazão no rio, mas sim mitigar

o hidrograma e facilitar a sociedade a utilizar a sua água.

3.2. Floresta segura o solo? – Relação magnitude x requência na evolução

de paisagem

A fórmula de Gutenberg–Richter que relaciona a magnitude de terremotos e

sua frequência acumulada é expressa como:

logN(m) = a – BM (1)

onde N(m) é o número acumulado dos eventos de terremoto com a magnitude

igual ou maior que M; e a e b são os coeficientes de ajuste.

Turcotte (1997) demonstrou que essa fórmula é equivalente à relação fractal

entre o número de terremotos e o tamanho da ruptura, ou seja, Power Law.

Analogamente aplicando a relação obtida na área da sismologia para o estudo de

escorregamentos, diversos pesquisadores como Hungr et al. (1999), Guzzetti et

al. (2002), Malamud et al. (2004), Picarelli et al. (2005), e Petley (2012)

demonstraram que a relação magnitude e requência (M-F) dos escorregamentos

é semelhante àquela dos terremotos. Resumindo esses resultados, pode-se dizer

que a relação M-F em termo de escorregamentos é constante (Figura 4). Em

Relação entre desastres naturais e floresta

REVISTA GEONORTE, V.1, N.6, p.17 – 48, 2012. 31

outras palavras, escorregamentos de maior magnitude ocorrem raramente

enquanto que escorregamentos com menor magnitude ocorrem frequentemente.

Este conceito é de extrema relevância no estudo da evolução de paisagem.

Figura 4 – Relação entre magnitude e requência em relação aos

escorregamentos no mundo no período de 2004 a 2010 (Modificado de PETLEY,

2012)

A floresta certamente evita a erosão superficial, permitindo a água infiltrar

mais profundamente e consequentemente favorecendo a pedogênese. Assim,

enquanto a pedogênese continua ativa, o solo cresce, aumentando sua

espessura. Contudo não existe o crescimento ilimitado da sua espessura, ou seja,

o solo deve perder parte ou totalidade de seu volume em um determinado

momento. Nesse momento os escorregamentos ocorrem. Em outras palavras, a

pedogênese é acelerada pela função da floresta. Entretanto, quando o solo torna-

se pesado ou espesso suficiente para se movimentar, ocorre o escorregamento e

a pedogênese volta ao seu estágio inicial (Figura 5).

Relação entre desastres naturais e floresta

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Figura 5 – Pedogênese e floresta.

Neste exemplo fica claro que a floresta não consegue evitar o movimento de

massa. O que ocorre é a diminuição de um processo hidrológico (escoamento

superficial) em detrimento da intensificação de outro processo (escoamento

subterrâneo), modificando assim um processo geomorfológico (erosão superficial)

de menor magnitude e maior frequência para outro processo (escorregamento) de

maior magnitude e menor frequência (Figura 6).

Figura 6 – Processos hidrogeomorfológicos na evolução de paisagem

Relação entre desastres naturais e floresta

REVISTA GEONORTE, V.1, N.6, p.17 – 48, 2012. 33

Tanto os escorregamentos quanto a erosão superficial resultam na produção

de sedimentos. Do ponto de vista de movimento de material (massa ou partícula),

estes processos podem ser considerados semelhantes. Entretanto, devido aos

diferentes mecanismos de ocorrência destes fenômenos, convencionalmente os

mesmos vêm sendo tratados separadamente. Analisando a produção de

sedimento, a relação M-F pode ser demonstrada por uma linha contínua (Figura

7a) ou duas linhas separadas (Figura 7b) quando tratam-se ambos os

fenômenos. Caso ocorram duas linhas separadas como demonstrado no gráfico,

ambos os fenômenos devem ser tratados separadamente. Entretanto, caso ocorra

apenas uma linha reta contínua capaz de expressar o comportamento dos dois

processos, pode-se dizer que eles são fenômenos semelhantes em relação a

produção sedimentos. Há espaço para investigar essa questão.

Figura 7 – Relação M-F com escorregamentos e erosão: (a) erosão e

escorregamento são semelhantes; (b) erosão e escorregamento são diferentes.

Empiricamente, por meio de observações de campo, percebeu-se que os

escorregamentos no vale do Itajaí-SC no ano 2008 ocorreram mais em áreas de

floresta nativa do que em áreas caracterizadas pelas atividades antrópicas

(reflorestamento, pastagem e agricultura). A preservação do meio ambiente pode

promover a pedogênese por meio das funções da floresta. Quando o solo fica

pesado, com elevada espessura e umidade, se rompe, escorregando. Então,

ironicamente, a ação dessa preservação sem levar em consideração a relação

pedogênese/morfogênese pode amplificar a ocorrência de escorregamentos.

Contudo, isto não é por si só uma ironia, mas uma relação associada aos

a) b)

Relação entre desastres naturais e floresta

REVISTA GEONORTE, V.1, N.6, p.17 – 48, 2012. 34

processos hidrogeomorfológicos (GOERL et al., 2012) ou geobiohidrológicos

(KOBIYAMA et al., 1998) que, por sua vez, fazem parte da evolução da paisagem.

3.3. Floresta reduz o escorregamento?

A floresta, mais especificamente as compostas por grandes árvores,

possui, além dos efeitos hidrológicos, efeitos mecânicos, os quais contribuem

para conservação de solo e água, respectivamente (Figura 8). Os efeitos

mecânicos exercidos pelas árvores podem ser classificados em dois tipos: (1)

aumento de coesão devido ao raizamento; e (2) peso exercido pela própria

árvore, especialmente seu tronco.

Figura 8 – Efeitos mecânicos e hidrológicos das árvores.

Existem vários métodos para verificar esses efeitos mecânicos. Por

exemplo, Michel et al. (2012) modificaram o modelo SHALSTAB (Shallow

Landsliding Stability Model) proposto por Dietrich e Montgomery (1998), inserindo

ao mesmo a equação de Borga et al. (2002) que consideraram os efeitos da

vegetação no cálculo do fator de segurança (FS) para encostas infinitas. Esta

equação é:

sincos

tancoscoscos 22

WgZ

WghhZgCsCrFs

s

wss

(2)

onde Cr e Cs são as coesões de raízes e de solo, respectivamente; ρs e ρw são as

densidades de solo úmido e de água, respectivamente; g é a aceleração

gravitacional; Z é a profundidade vertical do solo; h é a altura vertical do lençol

freático na camada do solo; θ é o ângulo da encosta; W é a sobrecarga exercida

pelo peso das árvores; e é o ângulo de atrito interno do solo.

Assim, o SHALSTAB modificado foi aplicado para a bacia hidrográfica do Rio

Cunha (16,2 km2) no município de Rio dos Cedros – SC. Considerando que Cs =

Relação entre desastres naturais e floresta

REVISTA GEONORTE, V.1, N.6, p.17 – 48, 2012. 35

11,9 kPa, = 31,2º, e ρs = 1815 kg/m3, os autores realizaram a análise de

sensibilidade do modelo relacionada aos dois parâmetros Cr = 0 a 20 kPa e W = 0

a 2 kPa. Além disso, foi analisado o comportamento do modelo frente a diferentes

valores de Z (5, 10 e 20 m). O resultado demonstrou que o aumento da coesão

das raízes eleva a estabilidade das encostas (Figura 9). Observa-se que quanto

menor a profundidade do solo, maior o efeito da coesão das raízes no sentido de

elevar o FS da encosta.

A redução da efetividade da coesão total (combinação entre coesão do solo

e das raízes) com o incremento da profundidade do solo para modelos de

encostas infinitas já foi descrita por Pack et al. (1998),\. Hammond et al. (1992) e

Borga et al. (2002) além de relatarem o crescimento do FS com o aumento da

coesão das raízes, igualmente mencionaram a influência exercida pelo aumento

da profundidade do solo no sentido de atenuar este efeito. Contudo, o aumento da

coesão das raízes sempre resulta em incremento na estabilidade das encostas.

Diferentemente da coesão, o modelo é pouco sensível à sobrecarga devido

ao peso, o que foi também demonstrado por Hammond et al. (1992) e Borga et al.

(2002). De qualquer forma, pode-se dizer que a estabilidade da encosta depende

muito mais da raiz do que do tronco. Isto implica que uma encosta pode manter

sua estabilidade logo depois ao desmatamento, onde o efeito mecânico do

raizamento está ainda bem ativo.

Figura 9 – Análise de sensibilidade do modelo (Modificado de MICHEL et al.,

2012)

Relação entre desastres naturais e floresta

REVISTA GEONORTE, V.1, N.6, p.17 – 48, 2012. 36

Tsukamoto e Minematsu (1987) avaliaram os efeitos mecânicos do

desmatamento e reflorestamento em termo de FS (Figura 10). Logo após o

desmatamento, a raiz começa a perder lentamente a sua função na estabilidade.

No caso do cedro japonês, a perda da funcionalidade leva aproximadamente 20

anos após o corte. Supondo que o plantio das mudas seja feito logo após o

desmatamento, as novas raízes iniciam lentamente a sua função na estabilidade

e adquirem o máximo desempenho aproximadamente 20 a 30 anos após o

plantio. Então, com a combinação de desmatamento seguido do rápido plantio, os

autores concluíram que 10 anos depois do desmatamento, a encosta chega à

condição mais instável e no período 20 a 30 anos após plantio, a estabilidade da

encosta é máxima. Após isto a estabilidade diminui lentamente.

A análise de sensibilidade do modelo de estabilidade aos diversos

parâmetros, realizada por Hammond et al. (1992), Borga et al. (2002) e Michel et

al. (2012) apresentou que o aumento da espessura do solo diminui a estabilidade

da encosta e também que o aumento da espessura do solo diminui o efeito

mecânico da coesão de raiz. Então, a produção do solo, ou seja, a pedogênese

deve também ser pesquisada em termos de desastres naturais. A figura 11

demonstra o aumento da espessura do solo em regiões temperadas após a

ocorrência de escorregamento com base nos trabalhos de Shimokawa (1984),

Trustrum e De Rose (1988) e Smale et al. (1997). Como a pedogênese é

influenciada pelo clima, este tipo de crescimento da espessura na região tropical e

subtropical tende a ser diferente da região temperada. Então, a relação entre a

pedogênese e os escorregamentos deve ser investigada no Brasil que possui em

sua vasta extensão territorial diferentes tipos de clima. A estimativa da velocidade

de aumento da espessura do solo e também da profundidade média do plano de

ruptura possibilitará a estimativa da freqüência do escorregamento em cada

região.

Relação entre desastres naturais e floresta

REVISTA GEONORTE, V.1, N.6, p.17 – 48, 2012. 37

Figura 10 – Alteração de FS após o desmatamento e reflorestamento.

(Modificado de TSUKAMOTO e MINEMATSU, 1987). O FS foi calculado em três

condições: Solo sem raízes (FSs), solo com cobetura vegetal extraída e raízes em

decomposição (FSv) e solo com inserção de nova cobertura vegetal (FSn). O FS

total (FSt) representa a soma entre FSv e FSn.

Figura 11 – Desenvolvimento do solo em termo de espessura ao longo do tempo.

Assim, unindo as informações das Figuras 9 a 11, pode-se dizer que a

preservação da floresta nativa ao longo do tempo (mais do que alguns séculos)

facilitará ocorrência de escorregamentos. Isto deve ser muito mais evidente nos

locais mais inclinados.

Relação entre desastres naturais e floresta

REVISTA GEONORTE, V.1, N.6, p.17 – 48, 2012. 38

4.4. APP é APP?

Recentemente têm sido discutidas popularmente as alterações do Código

Florestal Brasileiro. Uma das maiores atenções para esta discussão é qual

deveria ser o tamanho ou largura da faixa da Área de Preservação Permanente -

APP ao longo dos rios. Nas observações feitas em campo após a ocorrência das

tragédias no Vale do Itajaí – SC, em 2008 (GOERL et al., 2009a, 2009b;

KOBIYAMA et al., 2010b), as APPs apresentam alto risco de serem atingidas por

fluxos de escombros que contêm troncos, além de serem os primeiros locais a

serem inundados em épocas de cheia (KOBIYAMA et al., 2010a). Como no

Estado de Santa Catarina as árvores possuem em média 20 a 30 m de altura,

uma faixa do mesmo valor a partir da margem do rio deve ser considerada Área

de Perigo Permanente, podendo também ser denominada de APP (Figura 12).

Figura 12 – Destruição da APP devido ao fluxo de escombros: (a) antes da

ocorrência do fluxo de escombros, (b) transporte longitudinal dos troncos, e (c)

transporte transversal dos troncos. (Fonte: KOBIYAMA et al., 2010a)

Para promover a conscientização, por exemplo, no projeto de extensão

universitária da Universidade Federal de Santa Catarina, “Aprender hidrologia

para prevenção de desastres naturais” (KOBIYAMA et al., 2012), diz-se “APP

Relação entre desastres naturais e floresta

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(Área de Preservação Permanente) é APP (Área de Perigo Permanente)”

(KOBIYAMA et al., 2010c).

A Figura 13 mostra que o fluxo de escombros retirou as florestais ripárias

em uma faixa de aproximadamente 30 m. A situação atual requer com urgência

zoneamentos de áreas de perigo para então reduzir os prejuízos devido aos

desastres hidrológicos. O aumento da ocupação das APP certamente resultará no

aumento abrupto da ocorrência dos desastres hidrológicos.

Figura 13 – Ausência da floresta ripária logo após da ocorrência do fluxo de

escombros.

5. BACIA-ESCOLA

Para o gerenciamento adequado de bacias hidrográficas com o intuito de

reduzir os desastres naturais, devem ser realizadas diversas medidas: medidas

estruturais (reflorestamento, manutenção de estradas não pavimentadas,

barragens, entre outras) e medidas não-estruturais (planejamento territorial com

base no zoneamento de áreas de perigos e riscos; implementação de sistema de

alerta com base na previsão do tempo; conscientização da população com dados

locais). É importante salientar que a maioria dessas medidas necessita de um

monitoramento hidrológico. Sem os dados hidrológicos monitorados, é muito difícil

exercer o gerenciamento desejado.

No caso da região sul do Brasil, empresas de reflorestamento normalmente

possuem muitas bacias de cabeceira em suas propriedades. É de extrema

importância a participação destas empresas nos projetos de hidrologia, uma vez

que estas podem disponibilizar os locais de interesse (bacia de cabeceira) para

serem utilizados como áreas de estudo.

Relação entre desastres naturais e floresta

REVISTA GEONORTE, V.1, N.6, p.17 – 48, 2012. 40

Para os estudos hidrológicos, procura-se o uso de bacias experimentais. O

primeiro estudo com bacias experimentais no mundo, as quais foram pareadas

(uma de floresta e a outra de pasto), foi realizado na região de Emmental, Suíça,

em 1902 (WHITEHEAD e ROBINSON, 1993). O segundo foi em 1906 no Japão

(NAKANO, 1976). Após isso, iniciaram-se no início do século XX estudos

semelhantes nos EUA, Europa, África do Sul. Hoje, tanto no mundo quanto no

Brasil, encontram-se diversas bacias experimentais.

No município de Rio Negrinho – SC, a cooperação entre a universidade e

uma empresa de reflorestamento local transformou as bacias de cabeceiras em

bacias experimentais. Além disso, a realização de educação ambiental com a

participação das comunidades locais e da prefeitura possibilitou convertê-las em

bacias-escola (Figura 14). Assim, através do projeto de hidrologia florestal

realizado neste município, Kobiyama et al. (2007) definiram bacia-escola como

uma bacia experimental que serve para pesquisas científicas e para atividades de

educação ambiental.

Figura 14 – Transformação das bacias de cabeceira em bacias-escola. (Fonte:

KOBIYAMA et al., 2008).

Com diversos interesses científicos de compreender efeitos hidrológicos do

tamanho de bacia (PILGRIM et al., 1982; LAUDON et al., 2007), dos diferentes

usos do solo, e da operação de barragem, na região do Alto Rio Negro na divisa

entre os estados de Santa Catarina e Paraná, a rede de bacias-escola vem sendo

implementada (KOBIYAMA et al., 2008 e 2009). Haigh (2009) relatou essa

atividade em uma conferencia internacional com grande interesse e como um

exemplo a ser seguido, sugerindo a implementação da mesma na Europa.

O conceito de rede de bacias não é novo. Justificando estudos de bacias e o

sistema de monitoramento a longo prazo para investigar os efeitos hidrológicos da

Relação entre desastres naturais e floresta

REVISTA GEONORTE, V.1, N.6, p.17 – 48, 2012. 41

floresta, Whitehead e Robinson (1993) relataram alguns exemplos europeus de

redes de bacias experimentais. Além disso, O'Connell et al. (2007) apresentaram

um programa de pesquisa “Hidrologia de Bacia e Gerenciamento Sustentável”

que contém a rede de bacias experimentais no Reino Unido e que adota um

método experimental comum em multi-escala. Estas redes foram estabelecidas

apenas para as pesquisas científicas. O objetivo dessas redes é, portanto,

diferente do que aquele de Kobiyama et al. (2009), ou seja, a rede de bacias-

escola deve contribuir não apenas para as pesquisas científicas, mas também

para as atividades de educação ambiental.

A bacia-escola desperta na comunidade o interesse pela hidrologia, e

consequentemente, amplia o conhecimento nessa área de estudo fazendo com

que aumente a participação da população no gerenciamento dos recursos

hídricos. A Figura 15 mostra a relação entre a bacia-escola e o gerenciamento

participativo. Este tipo de cooperação entre universidades e empresas de

reflorestamento, atuando em conjunto com as comunidades locais, é

indispensável para assegurar um gerenciamento integrado dos recursos hídricos.

Figura 15 – Relação entre bacia-escola e o gerenciamento participativo. (Fonte:

KOBIYAMA et al., 2008)

É importante ressaltar que as bacias-escola são importantes não só para as

comunidades locais, mas também para os hidrólogos. Elas são campos (objetos)

fundamentais para a realização de pesquisas hidrológicas. Segundo Uhlenbrook

(2006), nessas pesquisas, interesses puramente científicos coincidem com

práticas do gerenciamento dos recursos hídricos que apoiam o desenvolvimento

sustentável. Kobiyama et al. (2007) relataram que a conscientização da

comunidade sobre a hidrologia pode ser intensificada com uso de bacias-escola.

Relação entre desastres naturais e floresta

REVISTA GEONORTE, V.1, N.6, p.17 – 48, 2012. 42

Segundo Kobiyama et al. (2006), a prevenção de desastres naturais é

dividida em dois aspectos: (1) compreensão dos mecanismos dos fenômenos

naturais que geram os desastres; e (2) aumento do potencial de resistência da

sociedade contra esses fenômenos. O primeiro item é a execução da ciência, e o

segundo necessita do apoio da ciência. Assim, é bem claro que a implementação

da rede de bacias-escola certamente contribui no gerenciamento de desastres

naturais (KOBIYAMA et al., 2009).

Para minimizar os prejuízos causados pelos desastres naturais,

Lamontagne (2002) destacou a importância da popularização da ciência. Como os

desastres naturais no Brasil ocorrem principalmente devido à ação da água,

acredita-se que a hidrologia possui um importante papel na redução dos mesmos.

Além de demonstrar os mecanismos desencadeadores destes desastres, a

hidrologia traz também a percepção dos fenômenos hidrológicos vivenciados

diariamente, e evidencia a importância da água e do convívio integrado com a

natureza.

Nesse contexto, a implementação da rede de bacias-escola deve ser uma

ação urgente no Brasil, a fim de reduzir os desastres naturais, especialmente os

hidrológicos.

6. CONSIDERAÇÕES FINAIS

A floresta é uma das maiores, mais belas e mais importantes obras que a

natureza produz. Então, ela é um dos bens mais preciosos da humanidade e

herança que deve ser repassada para gerações futuras.

Os recursos florestais devem ser utilizados na civilização ou

desenvolvimento social. Entretanto, tais recursos devem ser também mantidos ou

conservados. Então, o desafio do setor florestal é minimizar o conflito entre

desenvolvimento econômico (uso dos recursos materiais) e a preservação

ambiental, procurando uma maneira adequada dos usos destes recursos através

do manejo florestal sustentável.

O aproveitamento dos recursos ambientais da floresta, que ocorre entre 10

e 100 anos, e o aproveitamento dos recursos materiais da floresta, que ocorre de

alguns anos até algumas décadas, devem ser executados de maneira harmônica.

Se essa execução harmônica for planejada em termos de dimensão espaço-

temporal, a convivência de ambos recursos é exeqüível. Através do manejo da

floresta precisa-se conservar a água e o solo. Caso contrário, a existência da

humanidade estará ameaçada. “Se não gerenciar a água, não conseguirá

governar o país” é um dos antigos provérbios da China. Este provérbio vem se

tornando cada vez mais verdadeiro no Brasil.

Para a floresta exercer suas funções com a maior eficiência, independente

de como ela esteja tratada, é necessário uma boa compreensão dos mecanismos

de suas funções. As ciências florestais e/ou geociências precisam avançar ainda

Relação entre desastres naturais e floresta

REVISTA GEONORTE, V.1, N.6, p.17 – 48, 2012. 43

mais. A implementação da rede de bacias-escola certamente possui papel

fundamental nesse avanço.

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